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题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,数列的前n项和为Tn,且,n∈N*

(1)证明数列{an}是等比数列,并写出通项公式;

(2)若对n∈N*恒成立,求λ的最小值;

(3)若成等差数列,求正整数x,y的值。

正确答案

见解析。

解析

(1)因为

其中Sn是数列{an}的前n项和,Tn是数列的前n项和,且an>0,

当n=1时,由

解得a1=1,

当n=2时,由

解得; 

两式相减得

亦即2Sn+1﹣Sn=2,从而2Sn﹣Sn﹣1=2,(n≥2),

再次相减得,又

所以所以数列{an}是首项为1,公比为的等比数列,其通项公式为,n∈N*

(2)由(1)可得

对n∈N*恒成立,

只需=3×=3﹣对n∈N*恒成立,

∵3﹣<3对n∈N*恒成立,∴λ≥3。

(3)若成等差数列,其中x,y为正整数,

成等差数列,

整理,得2x=1+2y﹣2

当y>2时,等式右边为大于2的奇数,等式左边为偶数或1,

等式不能成立,

∴满足条件的正整数x,y的值为x=1,y=2。

知识点

由an与Sn的关系求通项an等比数列的判断与证明数列与不等式的综合等差数列与等比数列的综合
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

已知数列是等差数列,且满足:;数列满足:

 

(1)求

(2)记数列,若的前项和为,求证

正确答案

见解析。

解析

(1)因为,所以,所以

,所以,

,所以

(2)因为,所以

,所以

知识点

由递推关系式求数列的通项公式裂项相消法求和数列与不等式的综合
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

已知数列

(1)试证数列是等比数列,并求数列的通项公式;

(2)在数列是,是否存在连续三项成等差数列?若存在,求出所有符合条件的项;若不存在,说明理由。

(3)试证在数列中,一定存在满足条件的正整数r,s,使得成等差数列;并求出正整数r,s之间的关系。

正确答案

见解析

解析

(1) 证明:由an+an+1=2n,得an+1=2n-an

所以  

又因为,所以数列{an×2n}是首项为,公比为-1的等比数列。

所以an×2n×(-1)n-1,即an[2n-(-1)n],所以bn=2n-(-1)n,  (5分)

(2) 假设在数列{bn}中,存在连续三项bk-1,bk,bk+1(k∈N*, k≥2)成等差数列,则bk-1+bk+1=2bk,即[2k-1-(-1)k-1]+[2k+1-(-1)k+1]=2[2k-(-1)k],即2k-1=4(-1)k-1

① 若k为偶数,则2k-1>0,4(-1)k-1=-4<0,所以,不存在偶数k,使得bk-1,bk,bk+1成等差数列,(7分)

② 若k为奇数,则当k≥3时,2k-1≥4,而4(-1)k-1=4,所以,当且仅当k=3时,bk-1,bk,bk+1成等差数列。

综上所述,在数列{bn}中,有且仅有连续三项b2,b3,b4成等差数列,(9分)

(3) 要使b1,br,bs成等差数列,只需b1+bs=2br

即3+2s-(-1)s=2[2r-(-1)r],即2s-2r+1=(-1)s-2(-1)r-3,(﹡) (10分)

① 若s=r+1,在(﹡)式中,左端2s-2r+1=0,

右端(-1)s-2(-1)r-3=(-1)s+2(-1)s-3=3(-1)s-3,

要使(﹡)式成立,当且仅当s为偶数时,又s>r>1,且s,r为正整数,

所以当s为不小于4的正偶数,且s=r+1时,b1,br,bs成等差数列,(12分)

② 若s≥r+2时,在(﹡)式中,左端2s-2r+1≥2r+2-2r+1=2r+1

由(2)可知,r≥3,所以r+1≥4,所以左端2s-2r+1≥16(当且仅当s为偶数、r为奇数时取“=”);右端(-1)s-2(-1)s-3≤0.所以当s≥r+2时,b1,br,bs不成等差数列,

综上所述,存在不小于4的正偶数s,且s=r+1,使得b1,br,bs成等差数列。

知识点

由递推关系式求数列的通项公式等比数列的判断与证明数列与不等式的综合等差数列与等比数列的综合
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

已知数列{an}的相邻两项an,an+1是关于x的方程x2﹣2nx+bn=0(n∈N*)的两实根,且a1=1。

(1)求证:数列是等比数列;

(2)设Sn是数列{an}的前n项和,求Sn

(3)问是否存在常数λ,使得bn>λSn对∀n∈N*都成立,若存在,求出λ的取值范围,若不存在,请说明理由。

正确答案

见解析。

解析

(1)证明:∵an,an+1是关于x的方程x2﹣2n•x+bn=0(n∈N*)的两实根,

故数列是首项为,公比为﹣1的等比数列。

(2)由(1)得

=,(8分)

(3)由(2)得

要使bn>λSn,对∀n∈N*都成立,

(*)

①当n为正奇数时,由(*)式得:

∵2n+1﹣1>0,∴对任意正奇数n都成立,

为奇数)的最小值为1。

∴λ<1。

②当n为正偶数时,由(*)式得:,即

∵2n﹣1>0,∴对任意正偶数n都成立,

为偶数)的最小值为

知识点

等比数列的判断与证明分组转化法求和数列与不等式的综合
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

设等差数列{an}的前n项和为Sn,若1≤a5≤4,2≤a6≤3,则S6的取值范围是  。

正确答案

[﹣12,42]

解析

a5=a1+4d,a6=a1+5d,

所以1≤a1+4d≤4,2≤a1+5d≤3

所以﹣20≤﹣5a1﹣20d≤﹣5,6≤3a1+15d≤9,

两式相加得,﹣14≤﹣2a1﹣5d≤4,

两边同乘以﹣1,﹣4≤2a1+5d≤14。

两边同乘以3,﹣12≤6a1+15d≤42。

又因为S6=6a1+15d,所以﹣12≤S6≤42。

知识点

数列与不等式的综合
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